ZigBee定位系統與網絡拓撲

ZigBee協議中定義了三種拓撲結構,分別是星型結構、樹型結構和網狀結構。結構如圖所示:

1. 星型結構

以協調器爲中心,所有終端設備只與協調器進行通信,終端與終端之間無法通信,需要通過協調器作爲中介進行轉發消息。

在ZigBee定位網絡中,當盲節點可以獨立運行而不需要中間節點進行位置顯示,並且參考節點不需要有用於管理的中間節點時,可以使用這種拓撲結構。這是最簡單的應用場景,適用於比較小的系統中。

2. 樹形結構

若干個葉節點設備(終端設備)連接在一個全功能節點(FFD)(路由器)上形成一個簇,若干個簇再連接形成一個樹,根是協調器。樹形拓撲網絡中大部分節點是全功能節點(FFD),半功能節點(RFD)只能作爲葉節點處於樹枝的末端。因此樹形網絡是利用路由器對星型網絡的擴充。

另外,從技術的觀點來看樹形拓撲是可以實現網絡範圍內“多跳”信息服務的最簡單的拓撲結構。樹形拓撲保持了星型拓撲的簡單性:比較低的存儲要求和很少的上層路由信息,因此成本也比較低。但是,樹形結構的穩定性較差,因爲在信息源和目的之間有且僅有一條傳輸路徑,一旦這條路徑上的任何一個節點出現故障,那麼消息便無法順利送達。

在ZigBee定位網絡中,應用起來就是葉節點作爲終端節點起着參考節點(已知位置的節點)的作用;葉節點的父節點,即路由器作爲盲節點,與參考節點傳遞消息並將位置情況等信息發送給協調器。

3.網狀結構

網狀結構具有很高的環境適應能力,穩定性較強。在網狀結構中,各個節點都是平等的,都具有路由能力,可以跟有效通信半徑內 的所有節點直接通信。網內的所有節點都可以訪問到網內的其他節點,但是路由器和協調器的無線通信模塊必須一直處於接收狀態,所以節點功耗比較大。

網狀結構是一種高可靠性網絡,具有“自恢復”能力,它可爲傳輸的數據包提供多條路徑,一旦某條路徑出現故障,則可以提供其他路徑作爲選擇,實現起來也比樹形網絡複雜一些。同時,也正是因爲兩個節點之間存在多條路徑,它也是一種“高冗餘”網絡。

在ZigBee定位網絡中,它可以實現更大範圍的定位功能,可能會需要將幾個網絡連接起來,在中間需要使用協調器網關將幾個網絡連接在一起。另外,不管是參考節點還是盲節點,它們都是全功能節點(FFD)。

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